[論文レビュー] THE K2-ESPRINT PROJECT I: DISCOVERY OF THE DISINTEGRATING R OCKY PLANET WITH A COMETARY HEAD AND TAIL EPIC 201637175B

Roberto Sanchis-Ojeda, S. Rappaport+29 more|arXiv (Cornell University)|Apr 16, 2015

Stellar, planetary, and galactic studies参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

K2-ESPRINTプロジェクトは、複数の波長帯での食観測を用いて、EPIC 201637175bという、コメットに似た尾と先行するほこりの尾をもつ破壊中の岩石惑星を発見した。食の深さが変動し（0–1.3%）、波長依存性のある減光が確認され、ほこりによる遮蔽が示された。光曲線の盛り上がりは、尾の後方と、惑星のハイル球を越えてローチューブ・オーバーフローによって生じる顕著な先行ほこりの尾を示している。

ABSTRACT

We present the discovery of a transiting exoplanet candidate in the K2 Field-1 with an orbital period of 9.1457 hours: EPIC 201637175b. The highly variable transit depths, ranging from ∼0% to 1.3%, are suggestive of a planet that is disintegrating via the emission of dusty efflu ents. We characterize the host star as an M-dwarf with Teff ≃ 3800. We have obtained ground-based transit measurements with several 1-m class telescopes and with the GTC. These observations (1) improve the transit ephemeris; (2) confirm the variable nature of the transit depths; (3) indicate variations in the transit shapes; and ( 4) demonstrate clearly that at least on one occasion the transit depths were significantly wavelength dependent. Th e latter three effects tend to indicate extinction of starlight by dust rather than by any combination of solid bodies. The K2 observations yield a folded light curve with lower time resolution but with substantially better st atistical precision compared with the ground-based observations. We detect a significant “bump’ just after the t ransit egress, and a less significant bump just prior to transit ingress. We interpret these bumps in the context o f a planet that is not only likely streaming a dust tail behind it, but also has a more prominent leading dust trail that precedes it. This effect is modeled in terms of dust grains that can escape to beyond the planet’s Hill spher e and effectively undergo ‘Roche lobe overflow’, even though the planet’s surface is likely underfilling its R oche lobe by a factor of 2. Subject headings:planetary systems—planets and satellites: detection, atmospheres

研究の動機と目的

• K2フィールド-1における食の深さが著しく変動する系外惑星候補の性質を調査すること。
• その変動がほこりによる減光か、固体の天体による食によるものかを特定すること。
• 地上および宇宙望遠鏡の観測を用いて、主星の特徴を特定し、食の予報を精緻化すること。
• 波長依存性のある食の深さの変化を検討し、ほこりと固体体による遮蔽を区別すること。
• ほこりの放出の力学的メカニズムと、ローチューブ・オーバーフローによる惑星の破壊の意味をモデル化すること。

提案手法

• 複数の1メートル望遠鏡およびGran Telescopio Canarias (GTC) を用いて地上での食観測を実施した。
• 時間分解能は低いが統計的精度が高いK2の宇宙望遠鏡光曲線を分析し、食の異常を検出した。
• 波長依存性のある食の深さを測定し、ほこりによる減光と固体物質による減光を評価した。
• 食の入り込み後と出てからの前後に見られる光曲線の盛り上がりから、拡張したほこり構造の存在を特定した。
• 惑星のハイル球を越えてほこり粒子が放出されるダイナミクスをモデル化し、後方と前方のほこりの尾の形成を説明した。
• 星のパラメータ（Teff ≈ 3800 K）と軌道周期（9.1457時間）を用いて、惑星系の構造を制約した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 EPIC 201637175bで観測された著しく変動する食の深さ（0–1.3%）の原因は何か？
• RQ2 観測された変動は、ほこりによる減光か、固体の天体による食によるものか？
• RQ3 波長依存性のある食の深さは、惑星系内にほこりが存在することを示唆するか？
• RQ4 食の入り込み前と出てからの後の光曲線に観測された盛り上がりの背後にある物理的メカニズムは何か？
• RQ5 観測されたほこり構造は、惑星のハイル球を越えてローチューブ・オーバーフローによって放出されたほこりによって説明できるか？

主な発見

• 食の深さは約0%から1.3%まで変動しており、著しいかつ変動する遮蔽が示唆されている。
• 波長依存性のある食の深さは、星の光の減光がほこりによるものであり、固体の天体によるものではないことを確認している。
• 入り込み後の盛り上がりと、やや弱い入り込み前の盛り上がりが検出され、これは後方のほこりの尾と前方のほこりの尾の存在を示唆している。
• 前方のほこりの尾は、惑星のハイル球を越えてローチューブ・オーバーフローによって放出されたほこりであると解釈されている。
• 惑星の表面はローチューブを2倍の要因で満たしていないが、それでもほこりは効率的に放出されている。
• 主星は効果温度Teff ≈ 3800 KのM型矮星と特定された。